baccalauréat technologique

2 PYEL ME2/LR2
BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE
SCIENCES ET TECHNOLOGIES INDUSTRIELLES
« Génie Électronique »
Épreuve : PHYSIQUE APPLIQUÉE
Durée de l’épreuve : 4 heures - Coefficient : 5
L’usage d’une calculatrice est autorisé.
II est rappelé aux candidats que la qualité de la rédaction, la clarté et la précision des
explications entreront dans l’appréciation des copies, Toute réponse devra être justifiée.

2 PYEL ME2/LR2
SPEEDOMÈTRE :
1 mesure de la vitesse d’un bateau 1
Un speedomètre, aussi appelé loch, est un instrument de mesure donnant la vitesse
d’un bateau, mesurée en nœuds.
Le nœud équivaut à un mille nautique (environ 1852 mètres) parcouru en une heure.
Le speedomètre étudié ici est utilisable dans une plage de vitesse allant de 0 nœuds
à 20 nœuds.
Le synoptique du speedomètre est donné ci-dessous :
u6
- Amplificateur u5
1r
Inverseur 4
~~__!!__ Monostable +
Validation de la
mesure
I
oui
Conversion
N
b Analogique-Numerique
b
Affichage
TT non A
Clignotement
AVERTISSEMENT :
Les parties 1 à 7 sont indépendantes.
Les Feuilles-Réponses n”7, no2 et n”3, pages 70, 11 et 72 sont à rendre avec la
copie.
Les amplificateurs différentiels intégrés (A. D.I.), considérés comme idéaux,
sont alimentés sous les tensions *VCC
= 2 72 V, Les tensions de saturation sont
+Vcc et - VCC.
Les diodes sont considérées comme idéales.
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Baccalauréat STI Génie Electronique - Épreuve de Physique Appliquée - Page 111’2
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1 Étude du capteur
Le capteur est plongé dans l’eau sous
le bateau. II est constitué d’une hélice
entraînant un aimant en rotation.
Lorsque le bateau se déplace, l’aimant
tourne avec
l’hélice.
Sa rotation devant une bobine fixe
induit une tension alternative u,(t) aux
bornes de celle-ci.
;./rl,
<.. ..,.. i
’ Capteur
Figure 1
Schéma de principe :
sens
d’avancement du
bateau
e-1 /,/J///, , , , , /, ,!, ,
I
/
i\ I IczillbG
Écoulement portant
de l’eau
j
l’aimant
,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Capteur
Coque du
navire
Figure 2
Le chronogramme de la tension u,(t) aux bornes de la bobine, relevé à la fréquence
de rotation de l’hélice n = 83,3 tr.s-‘, est donné ci-dessous.
Figure 3
Baccalauréat STI Génie Électronique -
Épreuve de Physique Appliquée - Page 2/12

2 PYEL ME2/LR2
1.1
Déterminer la période T de la tension u,(t). En déduire sa fréquence f.
1.2
Donner la relation entre la fréquence f et la fréquence de rotation n de
l’aimant. Interpréter physiquement ce résultat.
1.3
La caractéristique donnant la fréquence f de la
vitesse du bateau vB est représentée ci-dessous.
1.3.1 Donner la relation entre f et vg ?
1.3.2 Déterminer la pente a de la
1.4
Déterminer la valeur de la vitesse du bateau dans le cas du relevé de la
courbe u,(t) donné figure 3 page 2, en expliquant la démarche.
2 Montage comparateur
Le capteur génère la tension UI. Pour qu’il fonctionne dans de
capteur ne doit délivrer qu’un courant de très faible intensité.
. _
I
L
r
t
D”
Ul
+
A.D.I.l
++
.+
///
I
fl
RI
-r ”
V+
‘R2
///
///
bonnes conditions, le
///
Figure 5
2.1
L’ A.D.I.1 de la figure 5 étant considéré comme parfait :
2.1 .l Préciser les valeurs numériques des grandeurs suivantes
l Intensité du courant i’
l Intensité du courant Ï
l Tensions de saturation en sortie -t VSAT
A-7
2.1.2 La condition de bon fonctionnement du capteur est-elle vérifiée ?
Justifier.
2.2
Que vaut v _, tension entre l’entrée inverseuse et la masse ?
Baccalauréat STI Génie ilectronique - Épreuve de Physique Appliquée - Page
3112

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Une étude expérimentale a permis d’obtenir la caractéristique de transfert ~‘2 = f(u1) ;
son allure est donnée ci-dessous.
Attention, /es proportions ne sont pas respectées !
4 u’2 iv)
+VCC
‘1r
Ul WI
U
16
+vcc
b
- VCC o
UlH
AL
L :
v
- VCC
/l =
2.3
2.4
2.5
2.6
Figure 6
Quel est le nom complet du montage utilisé ici ?
Étude du montage de la figure 5 page 3.
2.4.1
Indiquer le mode de fonctionnement de I’A.D.I.1, en le justifiant.
2.4.2 Exprimer v+ en fonction de RI, RZ et ~‘2.
2.4.3 Après avoir rappellé la condition de basculement d’un
comparateur, exprimer les valeurs de
U
1~ et lJ1~ , en fonction de VCC , RI
et R2
2.4.4 On donne RI = 1 kQ, UqH = 200 mV, U~B = - 200 mV. A quelle
valeur faut-il ajuster R2 ?
Tracer u’Z(t) sur le DOCUMENT N”I, page 10.
Quel est le rôle de la diode D,, supposée parfaite ? Donner alors le graphe
de la tension uZ(t) sur le DOCUMENT N”I, page 10.
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